[发明专利]一种考虑介质温度的城市能源系统分布式蓄热配置方法

说明书

本发明涉及一种考虑介质温度的城市能源系统分布式蓄热配置方法。首先，根据分布式蓄热装置的组成结构、运行原理以及连接方式，确定考虑介质温度特性的分布式蓄热装置模型；其次，确定供能设备、城市电力网络和含有介质温度传输延时特性的城市热力网络模型；最后，结合设备投资和系统运行两方面，采用双层优化的方法建立面向城市电热综合能源系统的分布式蓄热装置配置模型，上层以城市综合能源系统综合年化总成本最小为规划目标，对综合能源系统中的分布式蓄热设备配置方案进行优化配置，下层以典型日运行成本最小为优化目标，对典型日内的设备运行情况进行优化。本发明是以城市综合能源系统为应用场景，以分布式蓄热装置为研究对象，统筹考虑运行成本与投资成本建立起来的，采用本方法在进行分布式蓄热装置配置时，城市电热综合能源系统的综合年化总成本最小。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域中的综合能源系统设备规划、优化运行领域域，特别是一种考虑介质温度的城市能源系统分布式蓄热配置方法。

背景技术

随着城市化进程的加快和人民生活水平的提升，能源短缺和环境污染成为全社会要面对的严峻问题，能够有效促进可再生能源消纳、提升能源利用效率的综合能源系统逐渐成为学界广泛认同的发展方向。其中，城市电热综合能源系统可以通过电热两种能源系统间的协调优化，提升可再生能源消纳水平、降低系统运行成本，是建设绿色、清洁、高效的现代能源体系的关键环节之一。分布式蓄热装置具有运行灵活、投资成本小、建设周期短的特点，可以在不同热力节点辅助综合能源网络有序运行，对于提升热电耦合环节的调节灵活性，进一步增强系统可再生能源消纳能力具有积极意义。如何合理配置分布式蓄热装置，对于优化投资成本、提升系统运行经济性和环保性具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的

根据现有城市电热综合能源系统和城市供能实际情况，将介质温度特性引入分布式蓄热装置与城市热力网络模型，构建考虑介质温度的城市电热综合能源系统分布式蓄热装置配置模型，并提出适用于典型城市电热综合能源系统的分布式蓄热装置配置方法。

技术方案

本发明采用以下方案实现：一种考虑介质温度的城市能源系统分布式蓄热配置方法，该方法从蓄热装置的内部结构入手，分析水蓄热装置、电加热相变蓄热两种典型分布式蓄热装置的设备结构、接入网络的连接方式与蓄热/放热过程中的介质流动。在此基础上，结合蓄热装置自身热阻特性与外部热网供热温度变化，在此基础上，结合蓄热装置自身热阻特性与外部热网供热温度变化，给出了考虑介质温度特性的分布式蓄热装置模型。然后，针对热源供、回水温度，换热站供、回水温度之间的关系进行分析，得出考虑温度传输延时效应的城市热力网络模型。引入热网温度传输延时特性和分布式蓄热装置介质温度特性，提出了一种城市电热综合能源系统分布式蓄热装置双层优化配置模型。上层优化模型以系统综合年化总成本最小为目标，在满足配置约束的前提下，对蓄热装置的配置节点、蓄热容量、换热器容量和电加热器功率进行选择。下层模型以典型日运行成本最小为目标，在满足设备运行约束的前提下，对发电机组和热电联产机组出力、蓄热装置的蓄热和放热功率、风电功率进行优化。包括以下步骤：

步骤S1：确定城市电热综合能源系统中的考虑介质温度特性的分布式蓄热装置模型；

步骤S2：确定城市电热综合能源系统模型；

步骤S3：建立面向城市电热综合能源系统的分布式蓄热装置双层优化配置模型；

步骤S4：输入城市电力系统参数、城市热力系统参数以及城市电热综合能源系统供能设备参数，经济性参数；

步骤S5：求解城市电热综合能源系统分布式蓄热装置双层优化配置模型，得到使得年化综合总成本最小的城市综合能源系统分布式蓄热装置配置方案，以及此时的各类供能设备运行计划。